【C++ | 静态成员】类的静态(static)数据成员、静态(static)成员函数详解及例子代码

2024-06-16 10:44:04
开发
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⏰发布时间⏰：2024-06-16 00:05:01

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🎄一、概述

在C++编程中，有时需要定义一些成员是属于整个类的，而不是属于某个对象。例如：定义一个数据成员来记录这个类创建了多少个对象。

C++的静态(static)成员就是属于整个类而非属于某个对象的。本文介绍下面几个内容：
1、什么是C++的静态数据成员、静态成员函数？
2、静态数据成员、静态成员函数分别由什么特点？
3、怎么声明、定义静态数据成员、静态成员函数？
4、怎么使用静态数据成员、静态成员函数？

在这里插入图片描述

🎄二、静态(static)数据成员

静态(static)数据成员：是指在类中声明时使用关键字static修饰的数据成员。静态数据成员可以是 public 的或 private 的。本质上就是一个全局变量，只不过受 类名作用域 和权限控制。

怎样声明、定义静态数据成员？
在类中声明时使用static关键字修饰，一般在类外定义并初始化，类外定义时不需要加static。参考下面代码：

class CDate
{
public:
	static int s_ObjCount;	// 静态数据成员声明
	...
private:
	static int s_ObjCount2;
	...
};
// 静态数据成员定义
int CDate::s_ObjCount = 0;
int CDate::s_ObjCount2= 0;

静态数据成员的几个特点：

1、静态数据成员属于整个类，而不属于某个对象，所有对象共享静态数据成员；
2、静态数据成员一般在类内声明、在类外定义，声明时加static修饰，定义时不加static；
3、静态数据成员定义后位于程序的全局数据区，并一直存在于程序的整个生命周期中；
4、静态数据成员可以是 public 的或 private 的
- public 的静态数据成员可以使用类名作用域直接访问，private 的静态数据成员只能在类内访问；
- public 的静态数据成员可以使用类的对象、引用或者指针来访问；
- 成员函数可以直接使用静态数据成员，而不需要作用域运算符；
5、静态数据成员的类型可以就是它所属的类类型。而非静态数据成员只能声明成它所属类的指针或引用。

下面通过代码来理解这些特点：

// g++ 17_static_member_data.cpp 
#include <iostream>
using namespace std;

class CDate
{
public:
	CDate(int year, int mon, int day)
	{
		m_year = year;
		m_mon = mon;
		m_day = day;
		
		// 成员函数可以直接使用静态数据成员，而不需要作用域运算符
		s_ObjCount++;
		s_ObjCountPrv++;
	}
public:
	static int s_ObjCount;		// 类内声明静态数据成员
private:
	static int s_ObjCountPrv;	// 类内声明静态数据成员
	static CDate s_Date;		// 静态数据成员可以用所属类类型
	//CDate date;		//报错：field ‘date’ has incomplete type
	CDate *pDate;	// 非静态数据成员，只能声明成所属类的指针或引用
	int m_year;
	int m_mon;
	int m_day;

};

static int gCount = 0;

// 类外定义静态数据成员
int CDate::s_ObjCount = 0;
int CDate::s_ObjCountPrv= 0;


int main()
{
	CDate::s_ObjCount = 0;		// public静态数据成员，使用类名作用域直接访问
	//CDate::s_ObjCountPrv = 0;	// 报错：private静态数据成员只能在类内访问
	
	CDate date(2024,06,14);
	date.s_ObjCount = 0;	// public静态数据成员，可以使用类的对象访问
	
	CDate rDate = date;	
	rDate.s_ObjCount = 1;	// public静态数据成员，可以使用类的引用访问
	
	CDate *pDate = &date;
	pDate->s_ObjCount = 1;	// public静态数据成员，可以使用类的指针访问
	
	cout << "gCount=" << &gCount << ", s_ObjCount=" << &CDate::s_ObjCount <<endl; // 打印地址可以看到都是在同一区域

	return 0;
}

在这里插入图片描述

🎄三、静态(static)成员函数

静态(static)成员函数：是指在类中声明时使用关键字static修饰的成员函数。静态(static)成员函数可以是 public 的或 private 的。

静态成员函数不包含this指针，所以也不能直接访问非静态成员。

怎样声明、定义静态成员函数？
在类中声明成员函数时使用static关键字修饰，如果该函数在类外定义则不需要加static。参考下面代码：

class CDate
{
public:
	static int getObjCount();	// 类内声明静态成员函数
	...
private:
	static int getObjCountPrv()	// 类内声明并定义静态成员函数
	{
		return s_ObjCountPrv;
	}
	...
};
// 类外定义静态成员函数，省略static
int CDate::getObjCount()
{
	return s_ObjCount;
}

静态成员函数的几个特点：

1、静态成员函数属于整个类，而不属于某个对象，所有对象共享静态成员函数；
2、静态成员函数在声明时加static，类外定义时不加static；
3、静态成员函数没有this指针，只能访问静态成员，不能访问非静态成员；
4、静态成员函数可以是 public 的或 private 的
- public 的静态成员函数可以使用类名作用域直接访问，private 的静态成员函数只能在类内访问；
- public 的静态成员函数可以使用类的对象、引用或者指针来访问；
- 成员函数可以直接使用静态成员函数，而不需要作用域运算符；

下面修改一下上个小节的代码，演示静态成员函数的几个特点：

// g++ 17_static_member_fun.cpp 
#include <iostream>
using namespace std;

class CDate
{
public:
	CDate(int year, int mon, int day)
	{
		m_year = year;
		m_mon = mon;
		m_day = day;
		
		// 成员函数可以直接使用静态数据成员，而不需要作用域运算符
		s_ObjCount++;
		s_ObjCountPrv++;
	}
public:
	static int s_ObjCount;		// 类内声明静态数据成员
	static int getObjCount();	// 类内声明静态成员函数
private:
	static int s_ObjCountPrv;	// 类内声明静态数据成员
	static CDate s_Date;		// 静态数据成员可以用所属类类型
	//CDate date;		//报错：field ‘date’ has incomplete type
	CDate *pDate;	// 非静态数据成员，只能声明成所属类的指针或引用
	int m_year;
	int m_mon;
	int m_day;
	
	static int getObjCountPrv()	// 类内声明并定义静态成员函数
	{
		return s_ObjCountPrv;
	}
};

static int gCount = 0;

// 类外定义静态数据成员
int CDate::s_ObjCount = 0;
int CDate::s_ObjCountPrv= 0;

// 类外定义静态成员函数，省略static
int CDate::getObjCount()
{
	// cout << m_year << endl; // 错误，静态成员函数没有`this`指针，只能访问静态成员，不能访问非静态成员；
	return s_ObjCount;
}

int main()
{
	CDate::getObjCount();	// public静态成员函数，使用类名作用域直接访问
//	Date::getObjCountPrv();	// 报错：private静态成员函数只能在类内访问
	
	CDate date(2024,06,14);
	date.getObjCount();		// public静态成员函数，可以使用类的对象访问
	
	CDate rDate = date;	
	rDate.getObjCount();	// public静态成员函数，可以使用类的引用访问
	
	CDate *pDate = &date;
	pDate->getObjCount();	// public静态成员函数，可以使用类的指针访问

	return 0;
}

在这里插入图片描述

🎄四、总结

👉本文介绍类的静态(static)数据成员、静态(static)成员函数详解及例子代码。

类的静态成员是属于整个类的，与对象没有关联。
静态成员在声明时加static，定义时不加static。
公有的静态成员可以直接使用类名作用域访问，或类的对象、指针、引用去访问，私有的只在类内访问。
静态成员函数没有this指针，故只能访问静态成员。

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